立体仓库货架设计说明书综述.docx

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立体仓库货架设计说明书综述

摘要-------------------------------------------------------------------3

Abstract-------------------------------------------------------------4

1绪论-----------------------------------------------------------------5

2AS/RS仓库主要参数确定----------------------------------------------12

2.1单元货格尺寸的确定--------------------------------------------12

2.2货架总体尺寸的确定方法----------------------------------------16

2.2.1静态法确定货架尺寸------------------------------------------16

2.2.2动态法确定货架尺寸------------------------------------------16

2.3堆垛机平均作业循环时间的计算方法------------------------------17

2.4立体库出入库能力的计算----------------------------------------19

2.5货架总体布局方案确定------------------------------------------19

2.5.1假定巷道数NB=1---------------------------------------------19

2.5.2假定巷道数NB=3---------------------------------------------20

2.5.3假定巷道数NB=2---------------------------------------------21

2.6本章小结------------------------------------------------------22

3AS/RS货物单元优化设计方法------------------------------------------23

3.1货架布局方式--------------------------------------------------23

3.2货位布局方式--------------------------------------------------23

3.3托盘尺寸的确定------------------------------------------------24

3.4托盘材质的确定------------------------------------------------26

3.5堆码方式介绍--------------------------------------------------28

3.7本章小结------------------------------------------------------30

致谢词---------------------------------------------------------------31

参考文献------------------------------------------------------------32

附录----------------------------------------------------------------33

摘要

本设计主要设计了一种智能化立体仓库。

对仓库内的货物进行自动化的存储与管理，与普通仓库相比提高了货物的存取速度，增大仓库的容积率，便利对货物的分类管理。

在仓库布局上采用动态分析法。

通过3次计算仓库不同布局下的出入库能力，并结合降低成本的思想，最终确定仓库采用2巷道、45列、8层的布局形式。

单元货架的尺寸的确定根据资料书上的经验选取。

货架则采用太原刚玉物流工程有限公司的T-1000型货架。

T-1000自动化型立体仓库在货架中增加了水平横梁、水平加强肋和垂直加强肋，所以整个结构非常牢固。

货架的总高度随着层数和横梁数的不同而不同。

在自动化立体仓库的周边设备中，阐述了托盘尺寸的确定、托盘材料的选择以及托盘上货物的堆码方式。

托盘的尺寸应尽量选用标准托盘。

托盘材料上选用塑料托盘，主要因其质轻、平稳、美观、整体性好、无钉无刺、无味无毒、耐酸、耐碱、耐腐蚀、易冲洗消毒、不腐烂、不助燃、无静电火花、可回收。

堆码方式优先采用重叠式。

关键词：

自动化立体仓库；货物单元；总体布局；优化设计

Abstract

Thedesignofintelligentdesignofamainwarehouse.Goodstothewarehousetoautomatethestorageandmanagement,comparedwithordinarygoodswarehouseaccessspeed,increasestherateofstoragevolume,tofacilitatethecategorizationofgoods.

Warehouselayoutindynamicanalysis.3timesthroughthecalculationofthelayoutofthewarehouseunderadifferentstoragecapacity,combinedwiththeideaofreducingcosts,andultimatelydeterminetheuseof2warehouseroadway,45,8-storylayoutoftheform.

Shelfunitinaccordancewiththesizeinformationtodeterminetheexperienceofselectedbooks.ShelfisusedgangyulogisticsEngineeringLimited,T-1000-typeshelves.T-1000-typethree-dimensionalwarehouseautomationtoincreaseintheleveloftheshelfbeams,horizontalandverticalstrengtheningribtostrengthentherib,sotheentirestructureisverysolid.Thetotalheightoftheshelvesandbeamsasthenumberoflayersvary.

Inthesurroundingthree-dimensionalwarehouseautomationequipment,setouttodeterminethetraysize,trayselectionofmaterialsandstackingpalletsofgoodsway.Palletsizeshouldbethestandardtrayselection.Optionaltrayplastictraymaterial,mainlybecauseoftheirlightweight,smooth,beautiful,goodintegrity,nonailswithoutthorns,tastelessnon-toxic,acid,alkali,corrosion-resistant,easy-rinsedisinfectant,non-perishable,non-combustion,non-electrostaticsparks,recyclable.Giveprioritytotheuseofoverlappingstackingstylemanner.

Keywords：

automatedstorageandretrievalsystem（AS/RS）;standardkitunit（SKU）;overalllayout;optimizingdesign

1绪论

1.1课题背景

自动化仓库系统（AutomatedStorageAndRetrieva1System，AS/RS）是在不直接进行人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。

由高层货架，巷道堆垛起重机（有轨堆垛机）、入出库输送机系统、自动化控制系统、计算机仓库管理系统及其周边设备组成，可对集装单元货物实现自动化保管和计算机管理的仓库。

广泛应用于大型生产性企业的采购件、成品件仓库、柔性自动化生产系统（FAS），流通领域的大型流通中心、配送中心自动化立体仓库，是物流机械与计算机技术的完美结合，这种结合使物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，信息自动化技术逐渐成为仓库自动化技术的核心。

计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的信息可以及时地汇总，仓库计算机及时地记录订货和到货时间、显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，他们知道正在生产什么、订什么货、什么时间发什么货，管理人员随时掌握货源及需求。

历史和现实已经充分证明，作为先进的仓储技术，使用自动化立体仓库能够产生巨大的社会效益和经济效益。

效益主要来自以下几个方面：

1、由于使用了高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，节省了库存占地面积，提高了空间利用率。

目前世界上最高的立体仓库高度已达50米。

立体仓库单位面积的储存量可达7.5吨/平方米，是普通仓库的5~10倍。

2、采用计算机管理储存，可以实现货物的先进先出原则，防止货物的自然老化、变质、生锈或发霉。

3、集装化的存储也有利于防止货物搬运过程中的破损。

4、仓储作业完全实现机械化和自动化，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低了操作人员的劳动强度。

采用自动化技术后，能较好地适应黑暗、有毒、低温和污染等特殊场合的需要。

如国内已有的冷冻物品自动化仓库和存储胶片的自动化仓库，在低温和完全黑暗的库房内，由计算机自动控制，实现货物的出入库作业，从而改善了工作环境，保证了安全操作，促进文明生产同时，能方便地纳入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。

5、计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理，减少了货物的处理和信息处理过程中的差错。

同时，能够有效地利用储存能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快资金周转，节约流动资金，从而提高仓库的管理水平。

使用自动化立体仓库，可以促进企业的科学管理，减少浪费，保证均衡生产。

仓储信息管理的及时准确，便于领导随时掌握库存情况，根据生产及市场情况及时对企业规划做出调整，提高了生产的应变能力和决策能力。

同时，使用自动化立体仓库，可以提高操作人员素质和管理人员的水平，从而带动企业其他部门人员素质的提高。

1.2课题意义

自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统，是一个由彼此相互作用的诸因素和各环节所构成的综合系统。

同时，建立自动化立体仓库，投资较大。

着手建造自动化立体仓库，一定要考虑经济原则，学会未雨绸缪，精打细算，确定立体仓库相关的技术参数。

那么，在有限的仓库空间内，如何最大效率的利用，储存尽可能多的货物，尽可能快地提高工作效率，是设计过程中首先要考虑的问题，也是整个设计过程的关键。

在自动化立体库里，存放的经常是品种繁多、大小不一的几十种甚至几百种货物，货物在货架区的存取，在库内的运输都是以集装化单元的形式进行的。

这种集装有效地将分散的物流各项活动联结成一个整体，是物流系统化中的核心内容和主要方式。

它贯穿了整个物流过程各项活动，在全过程中发挥作用，因而许多人已将其看成是干线物流发展方向。

因此，在自动化立体库里，确定货物单元显得尤为重要。

货物单元是指进行出入库作业和储存的集装单元，由集装单元化器具和货物二部分组成。

一般需要确定两个方面的内容:

集装单元化器具的类型:

货物单元的外形尺寸和重量。

它不仅影响到仓库的投资，而且直接影响到整个仓储物流系统的配备、布局结构设施选型以及利用效率等物流评价指标。

立体库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱，且以托盘最为常见。

由于在货物单元中，集装单元化器具是货物的载体，因此集装单元化器具的性能决定了它所承载货物单元的码放要求，同时，决定了货物单元尺寸这一重要参数。

货物单元尺寸的确定不是随意的，它与货架布局，货物的码放方式，运输输送方式以及输送设备的选型等诸多因素有着密切的关系，同时也影响着仓库容量，仓库的出入库能力以及仓库空间利用率等参数。

对于品种繁多、包装尺寸不一的货物，如何确定货位单元器具的最优尺寸，从而确定仓储区布局，输送设备型号，使得仓库的空间利用率最高，是自动化立体仓库设计过程中首先要考虑的经济性原则。

1.3仓库设计流程

自动化立体仓库的规划设计是一项复杂的系统工程，目前国内外普遍采用传统的设计方法，相关的研究成果比较少，常用的设计流程与步骤如图1-1所示。

图1-1自动化立体库规划设计流程

1、搜集研究原始资料

确认建设立体库的必要性。

根据企业的生产经营方针，企业物流系统的总体布置和流程，分析确定立体仓库在企业物流系统中的位置、功能和作用。

根据企业的生产规模和水平，以及立体库在整个物流系统中的位置，分析企业物流和生产系统对立体库的要求，并考虑企业的经营状况和经济实力，确定立体库的基本规模和自动化水平。

调查拟存货物的品名、特征（例如易碎、怕光、怕潮等）、外形及尺寸、单件重量、平均库存量、最大库容量、每日入出库数量、入库和出库频率等，以便确定仓库的类型、库容量和出入库频率等。

了解建库现场条件，包括气象、地形、地质条件、地面承载能力、风及雪荷载、地震情况以及其它环境影响等。

调查了解与仓库有关的其它方面的条件。

例如，入库货物的来源及入库作业方式，进、出库门的数目，包装形式和搬运方法，出库货物的去向和运输工具等。

2、确定仓库的结构类型和作业方式

立体仓库一般都是由建筑物、货架、理货区（整理和倒货区域）、管理区、堆垛机械和配套机械几部分组成的。

确定仓库的结构类型就是确定各组成部分的结构组成，如：

（1）建筑物的特征:

原有还是新建，高层还是低层等；

（2）货架的结构和特征:

库架合一或库架分离式，横梁式或牛腿式，焊接式或组合式等；

（3）理货区的面积和功能:

和高架区的位置关系，所进行的作业，配备的设施等；

（4）堆垛机械的类型：

有轨巷道式堆垛机、无轨堆垛机、桥式堆垛机和普通叉车等；

（5）配套设备的类型:

配套设备主要指那些完成货架外的出入库搬运作业、理货作业以及卡车的装卸作业等的机械和设备。

包括叉车、托盘搬运车、辊子输送机、链条输送机、升降台、有轨小车、无轨小车、转轨车以及称重和检测识别装置等，对于一些分拣仓库，还配备有自动分拣和配货的装置。

应根据立体库的规模和工艺流程的要求确定配套设备的类型。

（6）最后，根据工艺要求，决定是否采用拣选作业。

如果以整单元出库为主，则采用单元出库作业方式;若是以零星货物出库为主，则可采用拣选作业方式:

并根据具体情况，确定采用“人到货前”拣选，还是“货到人处”拣选。

3、仓库主要参数的确定

（1）确定货物单元的形式、尺寸和重量

货物单元是指进行出入库作业和储存的集装单元，由集装单元化器具和货物二部分组成。

因为单元式立体仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量显得尤为重要。

一般需要确定两个方面的内容:

集装单元化器具的类型;货物单元的外形尺寸和重量。

立体库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱，且以托盘最为常见。

托盘的类型又有许多种，如平托盘、箱式托盘、柱式托盘和轮式托盘等，一般要根据所储存货物的特征来选择。

当采用堆垛机作业时，不同结构的货架，对托盘的支腿有不同的要求，在设计时尤其要注意。

为了合理确定货物单元的尺寸和重量，需要对所有入库的货物进行ABC分析，以流通量大而种类较少的A类货物为主要矛盾，选择合适的货物单元的外形尺寸和重量。

对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独进行储存。

立体仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量是一个重要的问题。

它不仅影响仓库的投资，而月对于整个物流和仓储系统的配备、设施以及有关因素都有极为重要的影响。

因此，为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，需要对所有入库的货物，抓住在流通中的关键环节，对货物单元的品种进行ABC分析，选择最为经济合理的方案。

对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独处理。

例如，汽车上的前桥、后桥、车身等大件，形状不规则，尺寸又大，难以形成单元，就不一定非要与其它零件同入一个立体仓库.它们的储存问题可以用推式悬挂输送机或者其它方式单独处理.

（2）确定堆垛机械和配套设备的主参数

立体库常用的堆垛机械为有轨巷道堆垛机、无轨堆垛机（高架叉车）、桥式堆垛机和普通叉车等。

在总体设计时，要根据仓库的高度、自动化程度和货物的特征等合理选择其规格结构，并确定其主要性能参数（包括外形尺寸、工作速度、起重量及工作级别等）。

立体库配套设备的配备应根据系统的流程和工艺统筹考虑，并根据立体库的出入库频率、货物单元的尺寸和重量等确定各配套机械及设备的性能参数.如对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，根据立体库的频率要求确定输送机的速度。

总体设计时，要根据仓库的规模、货物的品种、出入库频率等选择最合适的机械设备，并确定其主要参数;根据出入库频率确定各个机构的工作速度:

根据货物单元的重量选定起重、装卸和堆垛设备的起重量;对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，并确定使整个系统协调工作的输送机的速度。

（3）确定仓库总体尺寸

确定仓库的总体尺寸，关键是确定货架的长宽高总体尺寸。

立体仓库的设计规模主要取决于其库容量，即同一时间内储存在仓库内的货物单元数。

如果已经给出库容量，就可以直接应用这个参数;如果没有给出，就要根据拟存入库内的货物数里，出入库的规律等，通过预测技术来确定库容量.根据库容量、货物单元尺寸和所采用的作业设备的性能参数以及其它空间限制条件，即可确定仓库的总体尺寸。

4、确定仓库的总体布置

确定了立体仓库的总体尺寸的后，便可进一步根据仓库作业的要求进行总体布置。

主要包括立体仓库的物流模式、高架区的布局方式和入出库输送系统的方式。

5、选定控制方式

立体仓库的控制方式，一般可分为手动控制和自动控制二种。

手动控制方式设备简单，投资小，对土建和货架的要求也较低。

主要适用于规模较小，出入库频率较低的仓库，尤其适用于拣选式仓库。

自动控制是立体库的主要控制方式。

立体库的自动控制系统根据其控制层次和结构不同，可分为三级控制系统和二级控制系统，一般由管理级、监控级和直接控制级组成（二级控制系统由管理级、控制级组成），可完成立体库的自动认址和自动程序作业。

适用于出入库频率较高、规模较大的立体仓库，特别是一些暗库、冷库或生产线中的立体仓库，可以减轻工人的劳动强度，提高系统的生产率。

6、选择管理方式

立体仓库的管理方式一般可分为人工台帐管理和计算机管理二种方式。

台帐管理方式仅适用于库存量较小，品种不多，出入库频率不高的仓库。

在自动化立体仓库中，一般都采用计算机管理，与自动控制系统结合，实现立体库的自动管理和控制，是立体仓库管理的主要方式。

在总体设计阶段，要根据仓库的规模、出入库频率、生产管理的要求、仓库自动化水平等方面的因素综合考虑选定一种管理方式。

7、提出土建、公用设施的要求

在总体设计时，还要提出对仓库的土建和其它公用设施的要求：

根据货架的工艺载荷，提出对货架的精度要求。

提出地面需要承受的载荷以及对基础均匀沉降的要求。

确定对采暖、采光、通风、给排水、电力、照明、防火、防污染等方面的要求。

8、投资概算

分别计算立体库各组成部分的设备费用、制造费用、设计及软件费用、运输费用、安装及调试费用等，综合得到立体仓库的总投资费用。

9、进度计划

提出立体仓库设计、制造、安装、调试以及试运营的进度计划、监督和检验措施。

1.4课题的主要工作

本课题是要设计一种智能化立体仓库，其目的是要对仓库内的货物进行自动化的存储与管理，提高货物的存取速度，增大仓库的容积率，便利对货物的分类管理。

立体仓库设计的内容涉及:

（1）仓库的布局，要求增大仓库容积率的同时提高货物存取的便利性与效率；

（2）货架的设计，要求提高货架存储不同货物的柔性及便利性。

1.5论文的章节安排

本文共分三章。

研究内容分别为:

第1章绪论，介绍课题背景与意义以及课题的内容。

第2章AS/RS仓库主要参数的确定，介绍了牛腿式货架的主要参数，堆垛机平均作业循环时间，立体库出入库能力的确定。

第3章AS/RS货物单元优化设计方法

1.6初步方案的想法

通过查阅资料，以及根据老师的要求初步对设计的内容的一个预设想法。

由于本人的实习单位是重庆渝安集团，因此在没有具体的针对性的情况下仓库主要货物的参考尺寸主要为渝安集团产品。

部分产品打包后尺寸如下：

EQ6380LF后减震250×200×295；EQ6400LFK07Ⅱ后255×205×312

EQ6380LF前支柱570×295×145；205后减震480×147×122

205前支柱550×230×145；减震弹簧525×345×220

企业的货物流通频率不大，对立体仓库的进出货能力需求在1000次/日。

仓库规模，部分参考太原刚玉物流工程有限公司为重庆隆鑫摩托车事业部设计的立体仓库规模。

3巷道6排，每排30列，8层，因此仓库总货位数为1440个。

最终的方案的确定会在后面的章节中进行阐述。

2AS/RS仓库主要参数确定

2.1单元货格尺寸的确定

货格是货架内存储货物的单位空间，货位是货格内存放一个单元货物的位置。

每个货格内可有一个货位或多个货位。

货物单元尺寸确定好以后，就可确定货格尺寸。

在立库设计中，货格尺寸是一项极其重要的内容，因为它直接关系到仓库面积和空间利用率，也关系到仓库能否顺利地存取货物.对于给定尺寸的货物单元，货格尺寸主要取决于货物单元四周需留的间隙的大小和货架构件的有关尺寸。

四周间隙留得太大或太小，都不合理。

若间隙太大的话，会造成空间浪费，使得空间利用率下降，进而影响仓库的库容量。

若间隙太小的话，未留出足够的空隙容纳由于货架的制造安装误差、堆垛机运行轨道误差、堆垛机的制造误差及重复定位误差、货箱在巷道口的位置误差、认址片的误差等等所引起的尺寸偏移，而影响堆垛机的存取作业的顺利完成。

图2-1牛腿式货架载货示意图

表2-1货格与货位间的尺寸代号及名称

当单元货物的尺寸确定后，货格尺寸的大小主要取决于各个间隙尺寸的大小。

下面介绍间隙尺寸的确定：

1、侧面间隙

侧向间隙a3的确定，主要应该考虑以下各项误差:

（l）来自堆垛机的误差有:

堆垛机的停车误差和重复定位误差、堆垛机立柱的垂直度误差、堆垛机运行地轨的不平度误差（这两项误差均造成堆垛机立柱顶部产生横向偏移，位于货架顶层的货物相对于底层的货物，其横向偏移量最大